GSM-R網絡運行數據綜合分析系統設計和研究

摘要：GSM-R用于鐵路通信及應用的國際無線通信標準，已成為鐵路無線通信中的主要技術，可以提高故障分析的準確性和時效性，同時借助信息化技術打通各信息孤島，實現智能化、自動化、集中化、可視化。

關鍵詞：高鐵 GSM-R 校企融合 通信 數據分析

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A

一、引言

目前國內鐵路應用 GSM-R 通信技術作為無線通信的主要覆蓋技術，高速鐵路無線網絡經過多條開通運營客運專線驗證，設計、施工、調試等針對整體網絡的相關技術已比較成熟。GSM-R 無線通信技術是一種綜合專用的鐵路數字化通信系統，主要用在鐵路發展的專用網絡建設上，提供列車的調度系統，包括信號的交換系統、基站的建設系統、信號的運行維護系統以及終端智能網絡建設等。

在眾多的鐵路通信工作中，GSM-R 通信技術已經被廣泛使用，包括我國的青藏鐵路、膠濟鐵路、以及合武客運專線等鐵路通信中進行了實踐應用，從當前的表現來看 GSM-R 技術性能良好，能有效的提高工作效率，增加了傳輸信號的有效性，降低了通信系統的維修量。高鐵近年來在鐵路系統迅猛發展，其通信系統采用GSM-R技術。

二、GSM-R網絡運行現狀分析

目前，日常GSM-R網絡運行數據分析工作非常繁瑣，需要投入大量的人力，發生故障時候對產生原因定位和解決效率比較低，設備和網絡隱患預警更是難以實現，這些使GSM-R網絡設備維護工作較為被動，無法滿足網絡數據的智能綜合分析要求，無法實現GSM-R網絡數據的集中存儲與共享。現階段各告警、監測分析仍采取人工核查模式，沒有實現系統關聯，資源管理處于人工EXCEL表格階段，缺乏有效系統支撐，導致勞動效率不高，不能將現有監測檢測等數據進行有機的整合，從而不能預測分析GSM-R網絡故障趨勢和實現前瞻式的網絡維護和網優調度，網絡運維管理也沒有辦法進行專業化分析和專家型診斷。

三、綜合分析系統設計

1、綜合分析系統設計的必要性

國內各鐵路局根據國家要求不斷加強C3無線超時的分析和整治工作，其中GSM-R運行數據綜合分析是輔組C3超時分析的重要工具。近年各路局也逐漸開展GSM-R運行數據綜合分析系統的研究，重點對C3無線超時智能分析和行車數據分析進行研究開發。綜合分析系統自動獲取A、abis、PRI接口的數據，結合高鐵線路信息和列車信息，自動建立數學模型，對運行數據匯總分析和趨勢分析;從數據的事件特征、時變特征和地理位置等維度，及時、準確、充分地展現網絡運行情況，對網絡變化發展趨勢實現預判，在故障出現前消除在萌芽階段，逐步進入自動化運維。

2、研究方法、技術路線

根據GSM-R網絡運行數據分析的技術特點及發展趨勢，首先研究GSM-R網絡運行數據分析的運用需求，提出有待進一步解決的問題。針對這些問題，分析綜合分析應用場景，分別研究GSM-R業務故障分析和行車數據趨勢分析，找出故障自動分析和行車數據建模分析的方法，通過離線數據驗證其可行性，圖（1）是本項目的總體流程圖。

綜合分析系統制定的提升自動化運維能力的目標，其中需重點關注對DMS、A接口、Abis接口、PRI口運行數據的自動獲取和整合，為后期的大數據分析做準備，并需著重關注各數據之間的關聯性，通過大數據的分析方法實現的自動故障分析、劣化趨勢預判。

3、實驗設計方案

GSM-R業務故障的智能分析和運行數據匯總分析和趨勢分析是綜合分析的重要功能，通過數據建模和故障專家庫的建立，運用大數據的分析方法，實現GSM-R業務故障的自動分析，結果和報告自動生成和上傳;對運行數據匯總分析和趨勢分析，從數據的事件特征、時變特征和地理位置等維度，及時、準確、充分地展現網絡運行情況，對網絡變化發展趨勢實現預判，實現網絡質量異常預警，最終達到提高勞效，減少故障的發生。

綜合分析系統包括：數據采集/匯聚層、數據處理/存儲層、數據分析/挖掘層、應用呈現層。數據收集匯聚層主要完成數據的自動收集，為故障分析、趨勢分析等智能分析提供數據支撐。數據處理/存儲層完成數據的存儲、備份、共享，對各種數據進行匯聚、數據處理、關聯，為數據分析、數據挖掘做準備。數據分析/挖掘層：實現對數據的聚合、清洗、匹配、關聯分析等，根據實際生產需求提供C3超時分析、行車數據分析等。該層利用專家系統和大數據分析方法對故障智能分析，自動生成分析報告;運用大數據處理技術對GSM-R網絡運行數據進行建模和趨勢分析，盡早發現性能惡化趨勢提前預警，消除故障隱患。應用呈現層通過圖表或地理信息系統（GIS Geographic Information System）進行大屏綜合展示，提供日報、周報、月報等定制化報表，提供各種數據的綜合查詢，實現可視化、集中化。

四、結論

GSM-R運行數據綜合分析系統切合了智能化、自動化、集中化、可視化的智能運維需求，GSM-R運行數據綜合分析系統將大幅減少重復性勞動，提高故障分析的準確性和時效性，大大提高勞效，最重要的是借助于信息化技術打通各信息孤島，實現從故障告警、故障分析、優化建議輸出及優化建議實施的各個環節的電子流程化，實現故障的閉環管理。

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課題項目：本文系廣東工貿職業技術學院校級課題“GSM-R 網絡運行數據綜合分析系統設計和研究”的階段性研究成果。

作者簡介：侯聰玲（1978-），女，陜西寶雞人，廣東工貿職業技術學院專業帶頭人，副教授，研究方向：電氣工程，現代職業教育。